Microcosm experiments reveal Asian dust deposition stimulates growth and reduces diversity in bacterioplankton of the China Seas

ABSTRACT

Dust deposition is considered an important source of many bioavailable nutrients to the marine environment. Nutritional status is the main factor regulating bacterioplankton growth, and thus it is important to study the effects of dust deposition. Microcosm experiments with dust aerosol addition were performed using surface water from the South China Sea (SC) for 12 days and southern Yellow Sea (SY) for 10 days. After incubation, the bacterial biomass in microcosms increased 10.82-fold and 2.22–3.32-fold under dust addition, in SC and SY respectively. Bacterial growth was also stimulated by dust aerosol, indicated by increased and more efficient heterotrophic secondary production. In addition, bacterial community structures were simplified by dust aerosol in both study areas. Alpha- and gamma-proteobacteria were the predominant bacteria in the microcosms following dust addition in SC, whereas alpha- and delta-proteobacteria were the main bacteria in SY. These results demonstrate that dust deposition regulates growth and community structure of marine bacteria in SC and SY by promoting phytoplankton growth.

RÉSUMÉ

La déposition de poussière est une source importante de plusieurs nutriments biodisponibles dans l’environnement marin. Le statut nutritionnel est le principal facteur régulant la croissance du bactérioplancton et il est donc important d’étudier les effets de la déposition de poussière. Des expériences en microcosme avec ajout d’aérosols terrigènes ont été réalisées avec de l’eau de surface de la mer de Chine méridionale (SC) pendant 12 jours et du sud de la mer jaune (SY) pendant 10 jours. Après l’incubation, la biomasse bactérienne des microcosmes a augmenté par 10,82 fois et par 2,22-2,32 fois avec ajout de poussière dans la SC et la SY respectivement. La croissance bactérienne était aussi stimulée par les aérosols terrigènes, tel qu’indiqué par une productivité secondaire plus élevée et efficiente. De plus, les structures des communautés bactériennes étaient simplifiées par l’ajout d’aérosols terrigènes dans les deux aires d’étude. Les protéobactéries alpha et gamma étaient les bactéries dominantes dans les microcosmes de la SC après addition de poussière, alors que les protéobactéries alpha et delta étaient les principales bactéries dans la SY. Ces résultats montrent que la déposition de poussière régule la croissance et la structure des communautés bactériennes marines dans la SC et la SY en favorisant la croissance du phytoplancton.

KEYWORDS:

• Dust aerosol
• bacterioplankton
• bacterial community
• South China Sea
• South Yellow Sea

MOTS CLÉS:

• Aérosols terrigènes
• bactérioplancton
• communauté bactérienne
• mer de Chine méridionale
• sud de la mer jaune

Acknowledgments

The authors would like to thank the students and assistants who provided work in the field and in the laboratory. Data, associated metadata, and calculation tools are available by contacting the corresponding authors.

Disclosure statement

No potential conflict of interest was reported by the authors.

Additional information

Funding

This study was funded by the National Natural Science Foundation of China (No. 41210008).